ElectronÎn februarie 2008 au fost date publicităţii rezultatele unei echipe de cercetători suedezi care au reuşit să capteze cele mai clare imagini ale unui electron până la acea dată. Imaginile au fost publicate pe Internet, dar filmul de câteva secunde a generat confuzii, nefiind clar ce ilustrează acesta.

 

 

 

În februarie 2008 au fost date publicităţii rezultatele unei echipe de cercetători suedezi care au reuşit să capteze cele mai clare imagini ale unui electron până la această dată. Experimentul combină impulsuri de durată foarte scurtă create de un stroboscop cuantic cu lumina în infraroşu a unui laser pentru a extrage electroni dintr-un nor de atomi de heliu. Distribuţia energiei electronului este înregistrată cu un spectrometru.

 

 

 

O tehnică de a controla mişcarea electronilor constă în folosirea unui laser cu infraroşii pentru a ioniza un nor de atomi. În urma oscilaţiilor undelor electromagnetice emise de laser unii electroni sunt extraşi de pe orbita atomilor pentru a fi apoi retrimişi către aceştia. Apoi electronii sunt trimişi în direcţia dorită cu ajutorul unui câmp electric, spre un detector. Detectarea poziţiilor unui număr de electroni (înregistrate pe plăcuţa detectoare) duce la posibilitatea creării unei imagini a traiectelor electronilor în urma "ricoşării" acestora din atomi. Dezavantajul acestei metode este că imaginea obţinută pe detector este neclară.

O echipă suedeză de la Universitatea Lund, condusă de Anne L'Huillier şi Johan Mauritsson, a îmbunătăţit această tehnică folosind o emisie de impulsuri de foarte scurtă durată (1 attosecundă, care înseamnă 10-18 secunde). Pentru a vă face o idee despre cât de mică este o attosecundă, trebuie spus că o attosecundă este faţă de o secundă, atât cât este o secundă în raport cu vârsta Universului (13,7 miliarde ani). Durata necesară unui electron să facă o rotaţie în jurul nucleului este de 150 de attosecunde.

Cercetătorii au sincronizat attoimpulsurile cu oscilaţiile laserului cu infraroşii, în aşa fel încât atomii de heliu au primit un impuls puternic la un interval precis pentru fiecare oscilaţie a laserului. Acumulând date de la mai multe astfel de ionizări s-a reuşit crearea unor imagini clare a stării cuantice a electronilor. Imaginile arată un foarte bun control al mişcării electronilor prin metoda folosită de fizicieni.

 

 

Inferometru

Fotografierea electronului

Credit: tto.fysik.lth.se

 

În imaginea de mai sus (stânga) se pot observa impulsurile de foarte scurtă durată (attoimpulsurile) ce sunt folosite pentru extragerea electronilor din atomii de heliu. Se poate observa, de asemenea, şi sincronizarea dintre attoimpulsuri şi oscilaţiile laserului cu infraroşii. În urma interacţiunii dintre un singur impuls de foarte scurtă durată şi un electron, rezultă distribuţia momentului electronului, aşa cum poate fi vizualizată pe plăcuţa detectoare din partea dreaptă a imaginii.

Repetând acest proces periodic, în aceleaşi condiţii, păstrându-se aceeaşi sincronizare dintre attoimpulsuri şi oscilaţiile laserului, se obţin imagini identice ale distribuţiei momentului electronului. Aşa-zisul film al electronului este rezultatul punerii împreună a imaginilor obţinute în urma lovirii plăcuţei detectoare de către electron.